Řízení pH jako nejkritičtější parametr procesu při výrobě GLP-1

Q: Monitorování v reálném čase

Inteligentní správa senzorů (ISM™ ) je platforma pro procesní analytiku, která využívá sílu inteligentních digitálních senzorů ke zlepšení konzistence procesu a snížení údržby. ISM digitální senzory nepřetržitě sledují, jak jsou ovlivněny podmínkami procesu. Jedná se o velký krok vpřed. Tyto senzory poskytují data o „zdraví“ v reálném čase, což umožňuje provádět údržbu na základě skutečných potřeb místo pevného harmonogramu. Takový plně prediktivní přístup výrazně pomáhá předcházet zbytečné údržbě bez rizika narušení procesu.Dálkový přístup k pokročilé diagnostice senzorů ISM umožňuje nepřetržitý přehled, i z dílny údržby, o výkonu měření senzoru a potřebách údržby. To je velmi cenné při plánování personálu a zajištění včasné objednávky spotřebního materiálu.

Význam a klíčové výzvy řízení pH napříč výrobními procesy

minut

3 Aug, 2026

Ehsan Mahdinia Ph.D.

Jen málo odvětví v posledních letech vykazuje tak mimořádný růst jako segment agonistů receptoru GLP-1. Některé odhady uvádějí, že prodeje GLP-1 by mohly dosáhnout 156,71 miliardy USD do roku 2030, přičemž léčba obezity by měla přispět částkou 41 miliard USD.

GLP-1, jako malý peptidový hormon (oligopeptid), má několik fyziologických vlastností, které jej (a jeho funkční analogy) činí předmětem intenzivního výzkumu jako potenciální léčbu diabetu mellitus prostřednictvím receptoru GLP-1. Nicméně jako hlavní vedlejší účinek výrazně potlačuje chuť k jídlu u dospělých, což vede k dramatické ztrátě hmotnosti. To učinilo GLP-1 rychle rostoucím segmentem průmyslu.

Tradiční výrobní proces probíhá prostřednictvím extracelulární exprese v kvasinkách, která stále představuje většinu výrobních kapacit.

Nicméně dosažení vysokých výtěžků exprese u P. pastoris vyžaduje využití methanotrofního metabolismu kvasinek spolu s režimy dávkování methanolu, což vyžaduje nejen přesnou kontrolu pH v mrtvém pásmu fermentoru, ale také vede k hromadění velkého množství methanolu v předvýrobních biovýrobních prostorách.

To představuje vysoká provozní rizika a také vyžaduje přísné předpisy FM/ATEX s klasifikací Div 1/Zone 1. Následně v DSP prostorách zůstává pH kritické téměř ve všech jednotkových operacích navržených k dosažení čistého produktu na konci výrobní linky.

Kritičnost pH v tradičních výrobních fázích:

V předvýrobním prostoru: Kvasinka expresuje peptid GLP-1 v režimu dávkování methanolu s přesně řízeným příjmem uhlíku. Nastavení pH je proto přísně kontrolováno; pH = 5,0-6,0 s mrtvým pásmem 0,2-0,5. Pro měření pH a vzhledem k tomu, že platí SIP cykly jako u jiných biopharmaceutických fermentorů, je sterilizovatelný senzor METTLER TOLEDO InPro™ 3253i SG s řešením uzemnění (pro minimalizaci posunu a driftu) vysoce vhodný.

V nádržích na média a pufry: Je také kritické monitorovat pH přímo v lince pro zvýšení efektivity formulace. Zde, protože neprobíhají SIP cykly a platí pouze CIP, postačuje nesterilizovatelný InPro 3250i SG.

Po post-harvest operacích a v DSP prostoru: Indikátory pH v lince určují úspěšné kroky zachycení a eluční kroky v iontově výměnné chromatografii. Podobně pH špičky spouštějí úspěšné kroky leštění TFF a formulace UF/DF. I zde, protože napařování není obvyklé, postačuje InPro 3250i SG nebo InPro 3100i SG. Nicméně můžete mít některé specializované linky, které skutečně vyžadují SIP pro DSP linky. V těchto případech by byl vyžadován InPro 3253i SG.

Další doplňující kroky: Zahrnují odstranění prvních aminokyselinových tagů, poziční substituce a konjugaci linkeru. Tyto kroky jsou však rychlé a založené na intenzifikovaných škálách, obvykle v SU platformách, které běží bez přímého monitoringu v lince.

Netradiční cesta: syntéza peptidů na pevné fázi

Netradiční revoluční cesta výroby analogů GLP-1 je syntéza peptidů na pevné fázi (SPPS). Při SPPS jsou aminokyseliny přidávány v extrémně jemných roztocích na pevnou pryskyřičnou bázi. Tento proces může probíhat buď v reaktorech s pevnou náplní (pro menší škály) nebo v fluidních reaktorech (pro větší škály).

Aminokyselinové zbytky jsou přidávány jeden po druhém, přičemž kostra zbytku je navázána na pryskyřičné lože. Každé přidání zbytku je následováno oplachem a poté přidáním další alikvoty; tento proces pokračuje, dokud není získán kompletní 39-aminokyselinový řetězec, například v případě tirzepatid.

V předvýrobních reaktorech je pH možná nejkritičtějším parametrem, hned po teplotě, který ovlivňuje účinnost annealingové reakce a tím i celkový výtěžek. Zde dobře slouží vysoká spolehlivost a přesnost InPro 3250i SG.

Jednotkové operace po syntéze a řízení pH

Jakmile je kompletní oligopeptidový řetězec připraven, čeká nás ještě několik jednotkových operací, které rovněž vyžadují in-line monitorování a řízení pH.

Oligopeptid prochází řadou dalších kroků:

Derivace lipidů

→

Pro zvýšení stability produktu.

Uvolnění z pryskyřice

→

Oddělení fází

→

Pomocí dekantace.

Čištění

→

Pomocí TFF (UF/DF) a afinitní chromatografie.

Závěrečné kroky

Konjugace, formulace a plnění/dokončování (buď do lahviček, pokud je konečný produkt konjugát, nebo tablety, pokud je to čisté API).

Ve všech těchto krocích, snad s výjimkou finální formulace, je pH kritickým procesním parametrem (CPP). Je nutné jej monitorovat a řídit v reálném čase a in situ. Protože SIP je v těchto rychlých jednotkových operacích vzácný, je vhodný InPro 3250i SG.

Jaké jsou výzvy v řízení pH při bioprocesu GLP-1?

Největší výzvou v obou výrobních linkách je přítomnost hořlavých organických fází a rozpouštědel, které vyžadují přísná pravidla pro zónu 1/Div 1 a vyžadují certifikaci FM a ATEX pro PAT řešení. FM a ATEX-certifikovaná řada InPro 4XXX pH senzorů je odolná vůči agresivním organickým sloučeninám, jako je methanol a uhlovodíky. Přesto je třeba překonat další výzvy:

Problémy s přístupností:

Čištění pH senzorů a jejich opětovná kalibrace vyžaduje vyjmutí senzoru z reaktoru nebo výrobní linky. Prostor zóny 1/Div 1 jsou nebezpečné oblasti, které jsou nejlépe vybaveny zatahovacími pouzdry, jako jsou InTrac™ 797e nebo 777.

Odchylka měření:

Přítomnost organických rozpouštědel a substrátů také klade nároky na spolehlivost a přesnost pH senzorů ve formě odchylky od původních kalibračních kritérií. Zde výrazně pomáhají naše vyspělé skleněné formulace i mechanismus řešení povrchu.

Jak můžete zjednodušit údržbu pH senzorů?

Monitorování v reálném čase

Inteligentní správa senzorů (ISM™) je platforma pro procesní analytiku, která využívá sílu inteligentních digitálních senzorů ke zlepšení konzistence procesu a snížení údržby. ISM digitální senzory nepřetržitě sledují, jak jsou ovlivněny podmínkami procesu. Jedná se o velký krok vpřed. Tyto senzory poskytují data o „zdraví“ v reálném čase, což umožňuje provádět údržbu na základě skutečných potřeb místo pevného harmonogramu. Takový plně prediktivní přístup výrazně pomáhá předcházet zbytečné údržbě bez rizika narušení procesu.

Dálkový přístup k pokročilé diagnostice senzorů ISM umožňuje nepřetržitý přehled, i z dílny údržby, o výkonu měření senzoru a potřebách údržby. To je velmi cenné při plánování personálu a zajištění včasné objednávky spotřebního materiálu.

Vysouvatelný kryt senzoru

Pro hygienická prostředí je vysouvatelný kryt InTrac 797e z nerezové oceli určen pro procesy využívající 12mm senzor k měření pH, DO, CO2 nebo vodivost. Díky dvojitému proplachovacímu prostoru je kryt navržen tak, aby zabránil kontaminaci ve sterilní výrobě.

Vhodný pro dlouhodobé aplikace: InTrac 797e je vhodný pro procesy běžící po delší dobu, umožňující údržbu senzoru bez přerušení procesu.

Vysoce účinná proplachovací komora: Dvojitá proplachovací komora umožňuje kompletní sterilizaci horních/dolních částí senzoru, což umožňuje výměnu senzoru v bezpečném prostředí.

Prevence vnější kontaminace: Konstrukce zámku s dvojitou komorou vysouvatelného krytu InTrac 797e účinně zabraňuje jakékoli vnější kontaminaci a zároveň zajišťuje sterilizaci.

Budoucí směry v monitorování pH pro bioprocesy

Poptávka po GLP-1 neutichá a výrobní procesy se neustále vyvíjejí. Klasická fermentace je sice levnější, ale procesně velmi složitá – neobejde se bez okamžité kontroly pH, která rozhoduje o výtěžnosti.

Moderní syntéza na pevné fázi zase slibuje extrémně čisté produkty, ale je mnohem rizikovější. V sázce je hodně: nespolehlivé měření pH v tomto citlivém procesu může znamenat extrémně drahou ztrátu celého výrobního cyklu.

V obou oblastech je METTLER TOLEDO Process Analytics na špičce poskytování nejspolehlivějších pH PAT řešení.

O autorovi

Ehsan Mahdinia, Ph.D., zastává v divizi METTLER TOLEDO Process Analytics pozici globálního manažera pro průmyslové segmenty farmacie, biotechnologií, kosmetiky a aromat.

Dr. Ehsan Mahdinia vystudoval obor mikrobiální inženýrství na Penn State. Své bohaté zkušenosti získal mimo jiné jako ředitel studijního programu v centru CBET, na jehož vzniku se akademicky podílel. Vedle své profesní dráhy působil také v redakční radě odborného titulu Journal of Molecular Biotechnology pod hlavičkou nakladatelství Springer.

Zjistěte více

Peptidová terapeutika

Umožnění přesné, škálovatelné výroby život měnících peptidů

Průvodce nástroji prediktivní diagnostiky inteligentní správy senzorů (ISM) ve farmaceutickém průmyslu

Prediktivní diagnostika ve farmaceutickém průmyslu

Co pro vás mohou udělat a jak je používat

Pharmaceutical Water Compliance

4 Key Compendial Measurements

Průvodce „Farmaceutická voda“

pro soulad s předpisy, analýzy a zveřejnění v reálném čase

Předpisy lékopisů pro farmaceutické vody

Řízení rizika kontaminace ve farmaceutických vodách v reálném čase

Související produkty

pH senzory s technologií ISM

Jádro ISM

ISM Core™ je software společnosti METTLER TOLEDO pro technologii inteligentní správy senzorů (ISM™). Pomocí softwaru ISM Core můžete kalibrovat senzory mimo proces, postupovat podle podrobných animací pro kalibraci a údržbu senzoru a generovat elektronickou dokumentaci senzoru.

Odpojitelná připojení procesních adaptérů

Pouzdro pro připojení senzoru

Teleskopické kryty InTrac umožňují jednoduché vyjmutí senzoru z procesu za účelem kalibrace nebo čištění.

Ehsan Mahdinia Ph.D.

Globální manažer pro průmyslový sektor

Dr. Ehsan Mahdinia je uznávanou autoritou v oblasti biofarmacie, v níž kombinuje hlubokou technickou preciznost s vizionářským pohledem na budoucnost procesní analytiky. Ať už formuje osnovy pro pokročilou biovýrobu, nebo řídí globální segmenty ve společnosti METTLER TOLEDO, jeho cílem je neustálá optimalizace procesů na pomezí biologie a inženýrství.

Návrhy k hledání

Řízení pH jako nejkritičtější parametr procesu při výrobě GLP-1

Význam a klíčové výzvy řízení pH napříč výrobními procesy

Proč je pH tak kritické při biovýrobě GLP-1?

Tradiční cesta: Extracelulární exprese kvasinek

Přehled tradičního biovýrobního procesu GLP-1

Netradiční cesta: syntéza peptidů na pevné fázi